KR20010094006A - 레티클의 결함 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 레티클 상에 형성되는 패턴의 결함을 검사하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 레티클 결함 검사 방법은 레티클 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계와, 배치 파일을 이용하여 노광 조건을 달리함으로써 웨이퍼 상에 형성되는 패턴에 대한 시뮬레이션 하는 단계와, 상기 시뮬레이션을 통하여 수집된 데이터를 이용하여 각 레이어별로 결함의 한계를 구분하는 단계와, 상기에서 구분된 데이터를 이용하여 레티클 결함을 검사하는 단계를 포함한다.

Description

레티클의 결함 검사 방법{METHOD FOR DETECTING DEFECT OF RETICLE}

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 레티클에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레티클 상에 형성되는 크롬 패턴의 결함을 검사하는 방법에 관한 것이다.

현재, 반도체 메모리 분야에서 괄목 상대한 고집적화 및 고밀도화가 진전되어 1G DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 개발이 이루어진 상태이며, 256M DRAM의 양산 시대를 맞이하고 있다. 레티클은 웨이퍼 제조에 필수 불가결한 요소로서 웨이퍼의 패턴을 형성하기 위해 얕은 정사각형 유리판(quartz)에 집적회로 소자의 설계된 패턴이 크롬으로 형성되어 있다.

종래에는 먼저, 실제 크기의 5 배인 레티클을 제작하고, 이를 다시 축소, 복사하여 마스크를 대량 생산했지만, 요즘과 같은 고밀도화 된 반도체 메모리 소자의 양산에 있어서는 마스크에 비하여 고급 소자인 5 배의 레티클을 사용하고 있다. 이러한 레티클은 스텝퍼(Stepper)라고 하는 노광 장치에서 5 배로 축소 인쇄되어 웨이퍼 상에 패턴을 형성하게 된다.

상기와 같은 레티클은 웨이퍼의 수율(Yield)에 결정적인 역할을 하기 때문에, 반도체 제조 공정에 있어서 매우 중요하다. 일례로, 16M DRAM의 경우에는 약 20 개의 레이어(Layer)가 있어서, 노광 과정을 20번 반복하는데, 각 레이어 별로 마스크의 결함이 완벽하게 제거되지 않고는 소정의 수율을 기대할 수 없다. 따라서, 반도체 제조 공정은 레티클 검사가 큰 비중을 차지한다고 할 수 있다.

종래의 레티클 검사 방법은 레티클의 임의 영역에 대하여, 단 한번의 초점 심도(Depth Of Focus: DOF)를 조절하여, 특정한 초점에 고정시킨 상태에서 레티클의 전 영역을 이동하면서 검사를 실시하고 있다.

또한, 레티클의 결함을 검사하는 방법으로는 레이저빔 등의 지향성이 높은 광빔으로 비스듬하게 조사함으로써, 결함에 의하여 산란된 산란광을 검출하는 방법이 고속 고감도의 검사가 가능하기 때문에 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같이 결함 검사 장비에만 의존하여 레티클 검사를 실시하는경우에는 장비가 검출할 수 있는 결함의 크기에 한계가 있게되고, 웨이퍼 상에 실제 패턴을 구현하는 경우에 각 레이어별로 문제가 되는 결함의 크기 및 종류에 대한 기준이 없어서 결함을 검출하기 어렵게 된다.

또한, 비록 지향성이 높은 광빔을 사용하여 결함을 검사하는 경우라도 각 결함 조건에 따른 검사를 모두 실시하는 경우에는 검사 시간이 상당히 증가하게 되어 제조 경비가 늘어나고, 제조 수율이 감소하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각 레이어별로 결함 검사 조건에 따른 시뮬레이션을 실시하고, 여기에서 얻어진 데이터를 이용하여 각 레이어별로 발생하는 결함의 한계를 구분함으로써, 보다 용이하게 레티클 결함을 검출할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 결함이 발생한 레티클 패턴의 단면도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 있어서, 노광 조건에 따른 레티클 패턴과 웨이퍼 패턴의 임계 치수 차이를 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레티클 결함 검사 방법의 흐름도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭)

A: 레티클 패턴 상의 결함

21, 22, 23: 노광 조건에 따른 CD 차이

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 레티클 결함 검사 방법은 레티클 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계와, 노광 조건을 달리하여 웨이퍼 상에 형성되는 패턴에 대한 시뮬레이션 하는 단계와, 상기 시뮬레이션을 통하여 수집된 데이터를 이용하여 각 레이어별 결함의 한계를 구분하는 단계와, 상기에서 구분된 데이터를 이후의 레티클 결함을 검사하는 경우에 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 노광 조건은 개구수(Numerical Aperture: NA), 애퍼쳐의 종류 및 크기 등으로 구분하는 것을 특징으로 한다.

상기 레이어별 결함의 한계는 원하는 패턴의 모양과, 노광 에너지 및 초점심도의 마진을 확보할 수 있는 최소 결함의 크기로 구분하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

본 발명은 노광 조건을 달리하여 레티클 결함을 시뮬레이션 하여, 각 조건에 따른 최소 결함 크기를 데이터 베이스화함으로써, 각 레이어별로 발생될 수 있는 결함을 검출하는데 사용할 수 있도록 한다.

도 1은 레티클 상에 형성된 크롬 패턴의 일례를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 레티클 상에 크롬 패턴을 형성하는 경우에 여러 가지 요인으로 인하여, 원하지 않는 결함(A)이 발생하는 경우가 나타난다.

따라서, 웨이퍼 상에 각 레이어별로 정확한 패턴을 형성하기 위해서는 한계치 이상의 결함을 조기에 검출하여 그 원인을 해결하는 것이 제조 공정의 기간을 단축시킬 수 있는 방법이다.

한 가지 노광 조건을 정한 상태에서 모든 레이어에 대하여 동일한 조건으로 레티클의 전체 표면을 검사하는 종래의 방법에 대하여, 본 발명에서는 노광 조건을 배치 파일로 작성하여 각 노광 조건에 따른 레티클 검사 시뮬레이션을 순차적으로 수행한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레티클의 결함 검사 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 레티클 결함 검사 방법은 먼저, 크롬 패턴을 구비한 레티클을 형성한다(31). 그런 다음, 여러 가지 노광 조건을 배치 파일로 사용하여 레티클 결함을 검출하는 시뮬레이션을 수행한다(32), 그 후에, 상기 시뮬레이션 과정에서 수집된 데이터를 결함 크기에 따라 분류(33)하고, 상기 분류된 데이터를 이용하여 레티클 결함을 검사(34)함으로써, 검사 시간을 보다 단축시킬 수 있다.

다시 말해, 레티클의 결함을 검사하기 위한 시뮬레이션 프로그램을 수행하는 과정에서, 개구수, 구면 수차, 애퍼쳐의 종류, 및 크기 등의 노광 조건을 순차적으로 변경해가며 적용하도록 배치 파일을 상기 시뮬레이션 프로그램에 적용하여, 각 노광 조건에 따라 검출되는 결함 데이터를 수집한다.

예를 들면, 먼저 개구수를 변경해 가면서 레티클의 결함을 검사하는 시뮬레이션을 수행하고, 각 개구수에 대한 결함 발생 데이터를 저장한다. 그 다음으로, 구면 수차의 변화에 따른 레티클의 결함을 검사하는 시뮬레이션을 수행하여, 각 구면 수차에 대한 결함 데이터를 저장한다. 상기와 같은 방법으로, 2점, 4점, 또는 8점 조명 등의 애퍼쳐의 종류와 크기에 따라 시뮬레이션을 순차적으로 수행하여 데이터를 저장한다.

이렇게 수집된 결함 데이터를 크기별로 분류하여, 원하는 실제 레티클의 패턴 모양과, 노광 에너지, 및 초점 심도의 마진을 만족시킬 수 있는 결함의 최소 크기를 각 레이어별로 분류한다. 상기와 같은 과정으로 분류된 결함의 크기를 도표로 작성하여 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 각 레이어에 따라 레티클 패턴에서 발생할 수 있는 결함의 검출 한계를 정한다.

결국, 상기와 같이 정해진 규격을 이용하면 각 레이어별로 레티클의 결함을 검사하는 범위가 정해지기 때문에, 레티클의 결함을 검사하는 시간을 단축시킬 수있게된다.

도 2a 및 도 2b는 상기 도 1에 나타난 레티클 결함을 각 노광 조건에 따라 시뮬레이션을 순차적으로 진행한 경우에 있어서, 레티클 패턴과 실제 웨이퍼 상에 형성되는 패턴 사이의 임계 치수(Critical Dimension: CD) 차이를 나타낸 그래프이다. 상기에서 도 2a 및 도 2b는 각각 40 nm, 60 nm의 결함을 검출하기 위하여 각 노광 조건에 대한 CD 차이를 도시한 것이다.

상기 도 2a 및 도 2b에서 노광 조건은 임의의 숫자로 표현함으로써, 서로 다른 노광 조건임을 나타낸다.

결국, 동일한 노광 조건인 경우에도 40 nm의 결함과, 60 nm의 결함에 대하여 CD 차이가 서로 다르게 나타나는 경우(21a, 21b)와, 40 nm의 결함에 대한 시뮬레이션에서 결함이 검출되지 않던 노광 조건이 60 nm의 결함에 시뮬레이션에서 결함이 검출되는 노광 조건(22, 23)을 볼 수 있다.

특히, 반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서, 각 레이어별로 요구되는 노광 조건과, 그에 따라 발생할 수 있는 레티클 결함을 일목 요연하게 구분할 수 있다.

따라서, 상기 데이터를 이용하여 검출하고자 하는 결함의 크기에 따라 노광 조건이 달라지고, 결함의 최소 허용 크기에 대한 노광 조건을 각각 구할 수 있기 때문에, 레티클 결함 검출에 대한 기준을 제시할 수 있고, 상기 기준에 따라 결함 검사를 수행함으로써 검사 시간을 단축시킬 수 있다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 레티클 결함 검사 방법에 따르면, 미세한 크기의 결함부터 큰 크기의 결함까지 검출하고자 하는 결함에 대한 노광 조건의 기준을 제시할 수 있다.

따라서, 상기 기준에 따라 레티클 결함 검사에 이용함으로써, 검사 시간을 단축시키고, 그에 따라 레티클 제조 비용 및 수율을 증대시킬 수 있다.

이하, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

1. 반도체 소자의 레티클 제조 공정에 있어서,

   레티클 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계와,

   배치 파일을 이용하여 노광 조건을 달리함으로써 웨이퍼 상에 형성되는 패턴에 대한 시뮬레이션 하는 단계와,

   상기 시뮬레이션을 통하여 수집된 데이터를 이용하여 각 레이어별로 결함의 한계를 구분하는 단계와,

   상기에서 구분된 데이터를 이용하여 레티클 결함을 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클의 결함 검사 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노광 조건은

   개구수, 광원, 애퍼쳐의 종류, 및 크기 등으로 구분하는 것을 특징으로 하는 레티클의 결함 검사 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이어별 결함의 한계는

   원하는 패턴의 모양과, 노광 에너지 및 초점 심도의 마진을 확보할 수 있는 최소 결함의 크기로 구분하는 것을 특징으로 한다.